電流總諧波失真率控制電路及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電流總諧波失真率控制電路及其方法，特別涉及一種實現較小的輸入電流的電流總諧波失真率的電流總諧波失真率控制電路及其方法。
【背景技術】
[0002]功率因數校正(Power Factor Correct1n, PFC)指示有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關系，也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值。基本上，功率因數可以衡量電力被有效利用的程度，當功率因數的數值越大，則代表其電力利用率越高。
[0003]接著，電流總諧波失真率(TotalHarmonic Distort1n of Current, THDi)指不返回電網的電流失真率程度，其值越大則電流失真率就越嚴重，因此造成電網和后端設備的損害，所以高性能設備會明確規范電流總諧波失真率的數值范圍，因此電流總諧波失真率成為了高性能設備的一個重要指標。
[0004]因此，目前市面上許多電力設備或電子設備都具有一功率因數校正電路，例如電腦所使用的開關電源、LED驅動電源和不斷電電源供應系統(UPS)等，然而，在現有小容量(IK?6K)的UPS設計中的功率因數校正電路以實現功率因數校正功能，而這功率因數校正電路的性能仍存在許多極嚴重的缺陷，例如要求在功率因數校正電路滿載輸出時，只能在一個很小范圍的市電輸入電壓(220?230V)內，以實現較小的輸入電流的電流總諧波失真率(THDi 約 10%)ο
[0005]此外，一些UPS采用數字控制，利用先進的數字信號處理器的強大計算功能以實現高性能功率因數校正控制，但是，在相同的效果的情況下卻大大地增加了成本和控制的復雜性。

【發明內容】

[0006]本發明在于提供一種電流總諧波失真率控制電路及其方法，以使功率因數校正線路能在一個較大范圍的市電輸入電壓(190?250V)下滿載輸出，并實現較小的輸入電流的電流總諧波失真率(THDi約5%)。
[0007]本發明提出一種電流總諧波失真率控制電路，包括一功率因數校正線路和一控制線路。功率因數校正線路包括一升壓單元、一逆變單元以及一回授單元。升壓單元包括一開關元件和一電流檢測元件，開關元件串接電流檢測元件。逆變單元耦接升壓單元。回授單元耦接逆變單元，用以檢測一輸出電壓和一輸出電流。控制線路耦接升壓單元和回授單元。其中，控制線路根據輸出電壓和輸出電流以取得一輸出功率，并根據輸出功率以計算一輸入電壓和一輸入電流，控制線路根據輸出功率和輸入電流以輸出一脈波寬度調制信號給升壓單元的開關元件，以控制開關元件的導通電流，而電流檢測元件根據導通電流以輸出一感應電流給控制線路，而控制線路根據感應電流以調整脈波寬度調制信號的責任周期。
[0008]本發明提出一種電流總諧波失真率控制方法，包括一功率因數校正線路的一輸出電壓和一輸出電流，以計算出一輸出功率；根據輸出功率以計算出一輸入電壓和一輸入電流；控制線路根據輸出功率和輸入電流，以輸出一脈波寬度調制信號給功率因數校正線路的一升壓單元的一開關元件，以控制開關元件的導通電流；升壓單元的一電流檢測元件根據導通電流以輸出一感應電流給控制線路，而控制線路根據感應電流以調整脈波寬度調制信號的責任周期。
[0009]本發明的電流總諧波失真率控制電路通過電流檢測元件檢測開關元件的導通電流，以輸出一感應電流，而調整單元根據感應電流以輸出第一調整信號給第二控制單元，以使第二控制單元調整輸出一脈波寬度調制信號的責任周期給第一控制單元，其中脈波寬度調制信號的責任周期指示開關元件的導通電流大小，藉此實現較小的輸入電流的電流總諧波失真率(THDi約5%)。此外，本發明的第二控制單元可根據調整單元輸出的第二調整信號，以輸出控制電壓，而正負端線電壓根據市電輸入電壓而在預設范圍內變化，藉此達到使功率因數校正線路能在一個較大范圍的市電輸入電壓(190?250V)下滿載輸出，并實現較小的輸入電流的電流總諧波失真率(THDi約5%)，因此提升電流總諧波失真率控制電路的使用方便性。
[0010]以上的概述和接下來的實施例，均是為了進一步說明本發明的技術手段和實現效果，然而所敘述的實施例和附圖僅提供參考說明，并非用來對本發明加以限制。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一實施例的電流總諧波失真率控制電路的功能方框圖。
[0012]圖2為根據圖1的本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路的功能方框圖。
[0013]圖3A為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路圖。
[0014]圖3B為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路圖。
[0015]圖4為根據圖3A的本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路的第二控制單元圖。
[0016]圖5為根據圖3A的本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路的調整單元圖。
[0017]圖6為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制方法流程圖。
[0018]圖7為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的數據表。
[0019]圖8A為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的電流總諧波失真率波形圖。
[0020]圖SB為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的功率因數波形圖。
[0021]圖9為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的數據表。
[0022]圖1OA為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的電流總諧波失真率波形圖。
[0023]圖1OB為本發明另一實施例的電流總諧波失真率控制電路及其方法的功率因數波形圖。
[0024]【符號說明】
[0025]I:電流總諧波失真率控制電路
[0026]8、AC:市電
[0027]9:負載
[0028]10、10a、1b:功率因數校正線路
[0029]100、10a:升壓單元
[0030]1000、Q4:開關元件
[0031]1002、1002a:電流檢測元件
[0032]102、102a、102b:逆變單元
[0033]104、104a、104b:回授單元
[0034]106、106a:濾波單元
[0035]108、108a:整流單元
[0036]12:控制線路
[0037]120:第一控制單元
[0038]122、122a:第二控制單元
[0039]MCU:微控芯片
[0040]A/D、D/A、PWM, PROT:轉換元件
[0041]l24、l24a:調整單元
[0042]1240a:處理芯片
[0043]0/P、I/S、VF、Vref、RC> Com、GND:接腳
[0044]126a:濾波整流單元
[0045]L:輸出火線端
[0046]N:輸出水線端
[0047]Vo:輸出電壓
[0048]V1:輸入電壓
[0049]VF:控制電壓
[0050]1:輸出電流
[0051 ]THD1.C:電流總諧波失真率的控制電流
[0052]IS:感應電流
[0053]Cl ?C14:電容
[0054]Rl ?R17、RS:電阻
[0055]Dl ?DlO:二極管
[0056]Ql?Q8:晶體管
[0057]LI ?L4:電感
[0058]CTl、CT2:電流互感器
[0059]Vcc:工作電壓
[0060]F:開關
[0061]S601?S607:流程步驟
【具體實施方式】
[0062]圖1為本發明一實施例的電流總諧波失真率控制電路的功能方框圖。請參閱圖1。一種電流總諧波失真率控制電路I，包括一功率因數校正線路10和一控制線路12。在實踐上，控制線路12耦接功率因數校正線路10，而功率因數校正線路10耦接于市電8與負載9之間，其中控制線路12根據功率因數校正線路10的輸出功率和輸入電流，以控制功率因數校正線路10的功率因數和電流總諧波失真率，以使本發明的電流總諧波失真率控制電路I的功率因數可趨近于1，且相較于已知控制電路，本發明的電流總諧波失真率控制電路I可接受較大范圍的市電輸